BOD 전극법 시험방법 Part 2. (수질오염공정시험기준)

이번 Part 2. 에서는 본격적인 시험방법에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

4. 희석수 제조 방법

BOD 실험에 앞서 희석수 또는 식종 희석수를 준비해야 합니다. BOD 시험은 300mL를 기준으로 만들어진 시험방법이기 때문에 300mL BOD 병에 시료를 채우고 남은 공간을 희석수 또는 식종 희석수로 채워주게 됩니다. 

 

4.1 희석수

일반적으로 희석수는 20 ℃의 증류수에 인산염완충용액 + 황산마그네슘 + 염화칼슘용액 및 염화철 용액을 1L당 1mL씩 넣은 것을 말합니다. (20L를 제조하셨다면 4가지 시약을 각각 20mL씩 넣어주시면 됩니다.) 각 시약들의 제조방법은 수질오염공정시험기준에 잘 나와있으니 참고하시기 바랍니다. 

또한 이렇게 만든 희석수의 pH는 7.2가 되어야 하며, 7.2가 안되는 경우 1M 염산 또는 1M 수산화나트륨을 넣어 pH 7.2로 조절 후 사용하여야 합니다.  BOD 실험을 할 때는 시험에 사용한 희석수를 시료처럼 분석을 해주셔야 하는데요, 이때 5일 후 희석수의 최종 농도가 0.2 mg/L 이하여야 합니다. 0.2mg/L 이상 나오게 되면 다른 시료의 BOD 결과값에 영향을 줬다는 의미이기 때문에 희석수가 오염되었다고 판단할 수 있습니다. 

희석수 제조방법

4.2 식종 희석수 제조방법

식종 희석수는 기존 희석수에 미생물을 인위적으로 넣어준 희석수를 말합니다. BOD 시험은 물속의 미생물이 유기물을 분해하면서 사용한 산소의 양을 통해 유기물이 얼마나 있는지 간접적으로 측정하는 방식입니다. 하지만 미생물이 없다면 어떻게 될까요? 아마 100의 유기물이 있다고 하더라도 결과값은 0이 나오겠죠? 이런 일을 방지하기 위해 미생물을 식종해주는 것입니다.

 

4.2.1 식종은 언제 해야 할까요?

일반적인 시료의 경우에는 식종을 하지 않아도 시료 내 미생물을 통해 충분히 분석이 가능하지만 pH가 6.5~8.5를 벗어나는 시료나 폐수를 분석하는 경우, QA/QC를 하시는 경우 시료 내에 미생물이 없을 수 있기 때문에 식종을 해야 합니다. 뿐만 아니라 Part 1. 에서 설명했던 전처리 이후에도 반드시 식종을 해야겠죠?

 

4.2.2 식종수 제조방법

1)  하수 또는 하천수를 1L 채수합니다. (채수량은 조절하시면 됩니다.)

2) 실온에 두고 24시간 ~ 36시간 침전시킵니다.

3) 용량을 정확하게 측정할 수 있는 용기를 준비합니다. (저는 일반적으로 매스실린더를 사용합니다.)

4) 용기에 24시간 ~ 36시간 침전시킨 하수 또는 하천수의 상등액(이렇게 만든 상등액을 식종액이라고 합니다.)을 희석수 1L당 하수는 5 ~ 10mL, 하천수는 10 ~ 50mL 분취하여 넣어줍니다. 

5)  4.1에서 제조한 희석수를 넣어 표선을 맞춰줍니다.

 * 저는 일반적으로 매스실린더에 식종액을 적당량 넣고 희석수로 1L를 채운 후 깨끗한 비커에 옮겨 담고 에어레이션을 2~3분 정도 해준 후 사용합니다.

식종 희석수 제조 방법

 

5. BOD 시험 방법

본격적으로 BOD 시험 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

5.1시험전 CHECK

1) 내가 분석하고자 하는 시료가 식종 대상인지 아닌지

2) 희석수 또는 식종희석수가 20℃가 맞는지 그리고 충분히 산소가 포화되어 있는지

3) 사용하는 초자류, BOD 병이 깨끗한지

 

5.2 시험 진행

5.2.1 희석수 사용.

1) 시료량 당 2개의 BOD 병을 준비합니다. (1개는 D1 측정용, 1개는 D2 측정용입니다.)

2-1) 시료 적정량을 BOD 병에 넣어줍니다. (시료 적정량은 5일 후 산소소비량이 40~70% 내에 들어가는 양을 의미합니다.)

2-2) 희석수를 BOD병에 전량 채워 줍니다. 희석수도 시료와 같이 2개의 병을 준비합니다.

3) 희석수 또는 식종희석수로 BOD 병목까지 채워줍니다.

4) BOD병의 유리마개로 BOD병을 두드려 BOD 병 내의 기포를 제거해 줍니다. 톡톡 치시다 보면 안에서 기포가 올라오게 됩니다. 이런 기포들을 제거하지 않고 5일간 배양하면 BOD 농도값에 영향을 줄 수 있습니다.

5) 앞서 시료량 1개당 2개의 BOD 병을 사용했는데요. 하나는 DO METER로 초기 DO(D1)를 측정하시고 남은 하나는 시료가 넘치지 않게 마개를 조심스럽게 닫고 캡을 씌운 뒤  20℃ 인큐베이터에 5일간 보관합니다.

6) 5일 후 D2 측정용 병을 꺼내서 DO METER로 5일 후 DO를 측정합니다.

7) 수질오염공정시험기준에 명시된 식종하지 않은 시료 계산식으로 최종 결과값을 산출합니다.

 

* BOD = (D1 - D2) X P

 - D1 : 초기 용존산소 농도 (mg/L)

 - D2 : 5일간 배양한 시료의 용존산소 농도 (mg/L)

 - P : 희석배수 ( 시료주입량(mL) / 300mL)

 

BOD 분석 방법

 

5.2.2 식종 희석수 사용

식종 희석수 사용 시 나머지 방법은 동일하게 시험하시면 됩니다. 차이점이라면 희석수는 300mL를 전량 분석하여 시험을 진행하시면 되고 그 결과값이 0.2mg/L를 넘지 않으면 됩니다. 식종희석수의 경우 하수 또는 하천수를 침전시킨 상등액 즉, 식종액을 따로 분석해주셔야 합니다. 

예시)

1) 식종액 단계별 분취 (5mL, 10mL 15mL) 하여 BOD 병에 넣어줍니다. (시료량이 3단계 이므로 총 6개의 BOD 병 사용)

2) 시료와 동일하게 하나는 B1 측정용으로 측정 후 세척합니다. 나머지 하나는 5일간 배양하여 B2를 측정합니다. (여기서 B1, B2는 시료의 D1, D2와 같지만 계산할 때 보정하는 값으로 다른 약어로 사용됩니다.)

3) 식종액을 분석한 초기 DO (B1)과 5일 후 DO(B2)를 이용하여 공정시험기준 상의 계산식을 사용하여 계산합니다.

 - 이때, 단계별로 분취한 식종액 (5mL, 10mL, 15mL) 중 산소소비량 40~70% 범위 내에 들어간 식종액의 B1, B2를 사용합니다.

4) 수질오염공정시험기준에 명시된 식종희석수를 사용한 시료에 사용하는 계산식을 이용하여 최종 결과값을 산출합니다. 

 

* BOD = [(D1 - D2) - (B1 - B2) X f ] X P

 - D1 : 초기 용존산소 농도 (mg/L)

 - D2 : 5일간 배양한 시료의 용존산소 농도 (mg/L)

 - B1 : 식종액

 - P : 희석배수 ( 시료주입량(mL) / 300mL)

 - f : 희석시료 중 식종액 함유율(x) 와 식종액 중의 식종액 함유율(y%)의 비(x/y)

 

이상으로 BOD 실험방법에 대해 알아보았는데요. 막상 처음 시작할 때 생각했던 것보다 설명할 부분도 많고 어디까지 자세하게 얘기해야 할지 고민도 많이 됐습니다. 식종 희석수 사용 시 f 값에 대한 내용을 자세하게 다뤄볼까 했으나, 글이 너무 길어지기도 하고 설명하려면 글 올라가는 시간이 딜레이 되다 보니 일단 올리고 따로 올려볼까 합니다. 그 외에도 자세하게 설명하면 좋은 부분들이 있지만 글이 너무 길어지면 이해하기가 어려울 수 있어 Part 3로 다뤄보도록 하겠습니다.

 

도움이 되셨길 바랍니다.

 

혹시나 Part 1을 못 보신 분들은 해당 링크를 통해 이동하셔서 보시면 될 것 같습니다.

https://bae-heeya.tistory.com/172